Tại sao Nhật Bản lại thường xảy ra những trận động đất kinh hoàng?

Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng một ngọn núi lửa dưới đáy biển nằm trên một mảng kiến ​​tạo hút chìm ngoài khơi Nhật Bản và xâm nhập sâu vào lớp vỏ Trái đất có thể là nguồn gốc của một số trận động đất mạnh 7 độ richter trong 40 năm qua.

Vị trí địa lý của Nhật Bản dễ xảy ra động đất

Nguyên nhân sâu xa khiến Nhật Bản thường xuyên xảy ra động đất nằm ở vị trí địa lý và cấu trúc địa chất. Quần đảo Nhật Bản nằm ở nơi tiếp giáp của các mảng Á-Âu và Thái Bình Dương, hai mảng này ép và va chạm vào nhau gây biến dạng, đứt gãy các lớp đá tại điểm nối của các mảng, dẫn đến động đất.

Cụ thể, mảng Thái Bình Dương mỏng, đặc và tương đối thấp, khi di chuyển theo chiều ngang về phía Tây, nó sẽ chìm xuống bên dưới mảng Á-Âu liền kề. Khi hai mảng này va chạm và ép chặt, các lớp đá tại điểm nối sẽ biến dạng và đứt gãy, dẫn đến núi lửa phun trào và động đất.

Ngoài ra, Nhật Bản nằm trong Vành đai địa chấn Thái Bình Dương, vùng địa chấn phân bố quanh Thái Bình Dương và là một trong những vùng địa chấn lớn nhất trên thế giới. Vùng động đất vành đai Thái Bình Dương chứa hơn 80% các trận động đất nông trên thế giới và hầu hết các trận động đất trung bình và sâu. Theo thống kê, Nhật Bản có hơn 270 núi lửa, trong đó có khoảng 111 núi lửa đang hoạt động, nổi tiếng hơn cả là núi Phú Sĩ, núi Aso và Kagoshima Sakurajima.

Một ngọn núi lửa dưới đáy biển

Một nghiên cứu mới cho thấy một ngọn núi lửa cổ đại dưới nước nằm trên một mảng kiến ​​tạo đang chìm ngoài khơi bờ biển Nhật Bản có thể đã gây ra một số trận động đất lớn không giải thích được khi nó va chạm với một mảng kiến ​​​​tạo khác phía trên nó.

Ngọn núi lửa dưới nước đã tắt, được gọi là núi ngầm Daiichi-Kashima, nằm trên mảng kiến ​​tạo Thái Bình Dương, cách bờ biển phía đông Nhật Bản khoảng 40 km. Ở đó, ba mảng kiến ​​tạo giao nhau, với mảng Thái Bình Dương ở phía đông và mảng Philippine ở phía nam, cả hai đều trượt về phía bắc dưới mảng Okhotsk. Theo nghiên cứu, các đường nối bắt đầu đi xuống tấm manti từ 150.000 đến 250.000 năm trước.

Bởi vì các núi ngầm hiện có độ sâu dưới 50 km nên chúng đủ gần bề mặt để gây ra động đất. Mặc dù hầu hết hoạt động địa chấn xung quanh núi ngầm biểu hiện dưới dạng các trận động đất nhỏ, nhưng đã có một số trận động đất lớn trên 7 độ richter vào năm 1982, 2008 và 2011 mà các nghiên cứu trước đây không giải thích được.

Đường nối quyết định số phận của Nhật Bản?

Nghiên cứu trước đây cho thấy rằng khi một mảng kiến ​​tạo trượt hoặc hút chìm bên dưới một mảng khác, các núi ngầm trải rộng trên bề mặt của nó sẽ làm xước mặt dưới của mảng nằm phía trên. Điều này cho thấy, ở một mức độ nào đó, ma sát quá yếu để gây ra động đất, chỉ tạo ra những rung động rất nhỏ.

Nhưng các nghiên cứu về núi ngầm mới được phát hiện gần Nhật Bản và thông tin địa chấn thu thập được dưới đáy biển Nhật Bản cho thấy núi ngầm này gặp phải lực cản đáng kể khi nó di chuyển qua mảng hút chìm và đôi khi có thể bị "kẹt". Các nhà khoa học cho biết bản thân ngọn núi gần như đứng yên vì nó chịu lực ma sát mạnh. Khi một núi ngầm xâm nhập sâu hơn vào mảng hút chìm, ứng suất sẽ tích tụ ở mép trước của nó. Khu vực xung quanh núi ngầm bị khóa trong một sự kiện "tạm dừng" và dừng lại, trong khi phần còn lại của mảng hút chìm tiếp tục đi xuống từ từ vào lớp phủ.

Ứng suất tăng lên ở rìa của đường nối và theo thời gian, ứng suất lan truyền và di chuyển vào trong. Sự tích tụ này không thể tiếp tục vô thời hạn và khi một đường nối đột nhiên thoát ra khỏi tấm phía trên và dâng cao về phía trước, áp suất cuối cùng sẽ được giải phóng, tạo ra một trận động đất.

Vì vậy, các nhà khoa học cho rằng những trận động đất mạnh mà núi ngầm này ở Nhật Bản có thể gây ra là một trong những nguyên nhân gây ra các trận động đất mà trước đây con người không mấy quan tâm đến và được mệnh danh là trận động đất “treo”.

Trận động đất treo Nhật Bản

Các nhà khoa học tin rằng cường độ của các trận động đất lơ lửng có thể lớn hơn nhiều so với cường độ 7, vốn có thể đã gây ra sóng thần trong quá khứ. Trầm tích ngoài khơi bờ biển phía đông Nhật Bản cho thấy những con sóng lớn ập vào bờ biển sau trận động đất năm 1677 tại khu vực chồng lên núi biển Kashima. Sự đứt gãy của các núi ngầm hút chìm có thể là nguyên nhân chính gây ra các trận động đất sóng thần lớn này.

Núi ngầm Daiichi-Kashima mới được phát hiện là "ví dụ điển hình nhất" về lực ma sát lớn gây ra bởi các núi ngầm bị hút chìm. Các nhà nghiên cứu chọn khu vực này vì có sẵn nhiều dữ liệu nhưng kết quả của họ cũng có thể áp dụng cho các khu vực khác trên thế giới.

Hồ sơ cho thấy kể từ năm 1920, cứ 20 năm lại có một trận động đất lớn xảy ra ở khu vực xung quanh núi biển. Xu hướng này đã thay đổi vào năm 2011, khi Nhật Bản hứng chịu trận động đất mạnh 7,8 độ richter chỉ ba năm sau trận động đất mạnh 8 độ richter năm 2008 gây ra vụ nổ tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima của Nhật Bản. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa chắc chắn liệu động đất cường độ cao có xảy ra ở khu vực có nhà máy điện hạt nhân Fukushima trong thời gian tới hay không.

Sau khi các quy tắc bị phá vỡ, việc dự đoán các quy tắc trở nên khó khăn hơn, hơn nữa, bản thân việc dự đoán động đất đã là một vấn đề toàn cầu.